AT524226A4

AT524226A4 - Internal combustion engine and method of operating an internal combustion engine

Info

Publication number: AT524226A4
Application number: ATA50004/2021A
Authority: AT
Inventors: Herdin Dipl Ing Rüdiger
Original assignee: Pges Gmbh
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2022-04-15
Also published as: EP4026996B1; AT524226B1; EP4026996A1; ES2967928T3; FI4026996T3

Abstract

Ein Verbrennungsmotor zum Verbrennen eines Wasserstoff und Luft enthaltenden Brennstoffgemisches in einem Otto-Kreisprozess, weist wenigstens eine Zylindereinheit (1), die mit einem Saugtrakt (4) verbunden ist, auf. Die Zylindereinheit (1) weist einen Brennraum (3), wenigstens ein Einlassventil (5) und wenigstens ein Auslassventil (7) auf. Der Saugtrakt (4) weist wenigstens eine Gasmischeinheit (8) zum Erzeugen des Brennstoffgemisches auf. Im Saugtrakt (4) ist vor dem Brennraum (3) der Zylindereinheit (1) eine Mündung (15) einer Inertgasleitung (21) angeordnet.An internal combustion engine for burning a fuel mixture containing hydrogen and air in an Otto cycle has at least one cylinder unit (1) which is connected to an intake tract (4). The cylinder unit (1) has a combustion chamber (3), at least one inlet valve (5) and at least one outlet valve (7). The intake tract (4) has at least one gas mixing unit (8) for generating the fuel mixture. A mouth (15) of an inert gas line (21) is arranged in the intake tract (4) in front of the combustion chamber (3) of the cylinder unit (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor zum Verbrennen eines Wasserstoff und Luft enthaltenden Brennstoffgemisches in einem Otto-Kreisprozess, wobei der Verbrennungsmotor wenigstens eine Zylindereinheit und einen damit verbundenen Saugtrakt aufweist, wobei die Zylindereinheit einen Brennraum, wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil aufweist, und wobei der Saugtrakt wenigstens eine Gasmischeinheit zum Erzeugen The invention relates to an internal combustion engine for burning a fuel mixture containing hydrogen and air in an Otto cycle, the internal combustion engine having at least one cylinder unit and an intake tract connected thereto, the cylinder unit having a combustion chamber, at least one inlet valve and at least one outlet valve, and the Intake tract for generating at least one gas mixing unit

des Brennstoffgemisches aufweist. of the fuel mixture.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Furthermore, the invention relates to a method for operating a

derartigen Verbrennungsmotors. such internal combustion engine.

Verbrennungsmotoren, in denen ein Brenngas-Luft-Gemisch verbrannt wird, sind bekannt und werden im allgemeinen als Internal combustion engines, in which a fuel gas-air mixture is burned, are known and are generally referred to as

Gasmotoren bezeichnet. referred to as gas engines.

Diese Gasmotoren weisen einen Saugtrakt auf, der über ein Einlassventil mit einem Brennraum einer Zylindereinheit verbunden ist. Der Saugtrakt umfasst eine Gasmischeinheit, in der das Brenngases mit Luft vermischt wird, um das für den Betrieb des Gasmotors notwendige Brennstoffgemisch bereitzustellen. Weiters umfasst der Saugtrakt in der Regel These gas engines have an intake tract that is connected to a combustion chamber of a cylinder unit via an intake valve. The intake tract includes a gas mixing unit in which the fuel gas is mixed with air in order to provide the fuel mixture required for the operation of the gas engine. Furthermore, the suction tract usually includes

einen Verdichter, einen Gemischkühler und eine Drosselklappe. a compressor, a mixture cooler and a throttle valve.

Beim Übergang vom Ausstoßtakt zum Ansaugtakt des OttoKreisprozesses gibt es eine zeitliche Überschneidung, in der ein Auslassventil des Brennraums noch nicht vollständig geschlossen, das Einlassventil jedoch bereits geöffnet ist. Während dieser sogenannten Ventilüberschneidung, in der sowohl das Auslassventil als auch das Einlassventil zumindest teilweise geöffnet sind, können heiße Verbrennungsrückstände, die sich noch im Brennraum befinden und noch nicht durch das Auslassventil ausgestoßen wurden, in den Saugtrakt, in dem sich During the transition from the exhaust stroke to the intake stroke of the Otto cycle, there is a time overlap in which an exhaust valve of the combustion chamber is not yet fully closed, but the intake valve is already open. During this so-called valve overlap, in which both the exhaust valve and the intake valve are at least partially open, hot combustion residues that are still in the combustion chamber and have not yet been expelled through the exhaust valve can enter the intake tract, in which

zündfähiges Brennstoffgemisch befindet, eindringen. there is an ignitable fuel mixture.

Der Saugtrakt herkömmlicher Gasmotoren, in denen beispielsweise Erdgas als Brenngas verbrannt wird, muss nach der Gasmischeinheit eine ausreichende Leitungslänge (oder eine eigens dafür vorgesehene Vorrichtung) für eine gründliche Durchmischung von Brenngas und Luft vor dem Eintritt in den Brennraum aufweisen. Dadurch kann ein möglichst homogenes und mit einem hohen Wirkungsgrad verbrennbares Brenngas-Luft-Gemisch bereitgestellt werden. Da das Brenngas-Luft-Gemisch solcher Verbrennungsmotoren nicht besonders zündfreudig ist und im Brennraum auch erst nach dem Verdichtungstakt gezündet werden kann, besteht jedoch keine große Gefahr einer Rückzündung, d.h., dass heiße Verbrennungsrückstände, die während der Ventilüberschneidung in den Saugtrakt eindringen können, das The intake tract of conventional gas engines, in which, for example, natural gas is burned as fuel gas, must have a sufficient line length (or a specially designed device) after the gas mixing unit for thorough mixing of fuel gas and air before entering the combustion chamber. As a result, a combustible gas-air mixture that is as homogeneous as possible and combustible with a high level of efficiency can be provided. Since the combustible gas-air mixture of such internal combustion engines is not particularly easy to ignite and can only be ignited in the combustion chamber after the compression stroke, there is not a great risk of backfire, i.e. hot combustion residues that can penetrate into the intake tract during the valve overlap, the

Brennstoffgemisch bereits im Saugtrakt entzünden. Ignite the fuel mixture in the intake tract.

Bei Gasmotoren, die als Brenngas Wasserstoff verbrennen, weist das in der Gasmischeinheit erzeugte Brennstoffgemisch aus Wasserstoff und Luft allerdings sehr breite Zündgrenzen auf und ist auch schon im vorverdichteten Zustand äußerst zündfreudig. Daher besteht ein erhebliches Risiko einer Rückzündung, die zu However, in gas engines that burn hydrogen as fuel gas, the fuel mixture of hydrogen and air generated in the gas mixing unit has very wide ignition limits and is extremely easy to ignite even in the pre-compressed state. Therefore, there is a significant risk of reignition leading to

schweren Schäden am Motor führen würde. would cause serious damage to the engine.

Bei bekannten Wasserstoff-Verbrennungsmotoren wird das Problem der Rückzündung gelöst, indem die Gasmischeinheit erst unmittelbar vor dem Einlassventil der Zylindereinheit im Saugtrakt angeordnet ist. Verdichteter Wasserstoff wird dabei über die Gasmischeinheit unmittelbar vor dem Einlassventil in die verdichtete Luft eingebracht, sodass der Abschnitt des Saugtraktes, in dem sich ein zündfreudiges Wasserstoff-LuftGemisch bilden kann, nur sehr kurz ist. In Kombination mit einer darauf abgestimmten Steuerung der Gasmischeinheit und des Einlassventils, die sicherstellt, dass sämtlicher Wasserstoff aus dem Saugtrakt in den Brennraum gespült ist, bevor das Einlassventil geschlossen wird, kann die Gefahr einer In known hydrogen internal combustion engines, the problem of backfire is solved by arranging the gas mixing unit only immediately before the inlet valve of the cylinder unit in the intake tract. Compressed hydrogen is introduced into the compressed air via the gas mixing unit directly in front of the intake valve, so that the section of the intake tract in which an ignitable hydrogen-air mixture can form is only very short. In combination with a coordinated control of the gas mixing unit and the intake valve, which ensures that all hydrogen is flushed from the intake tract into the combustion chamber before the intake valve is closed, the risk of a

Rückzündung vermieden werden. Nachteilig an dieser - für backfire can be avoided. The disadvantage of this - for

herkömmliche Wasserstoff-Verbrennungsmotoren - notwendigen Form der Brenngaszufuhr ist jedoch, dass damit kein homogenes Wasserstoff-Luft-Gemisch im Brennraum bereitgestellt werden kann, da die für eine optimale Durchmischung des Brennstoffgemisches benötigte Mindestweglänge, die das conventional hydrogen internal combustion engines - the necessary form of fuel gas supply is, however, that it is not possible to provide a homogeneous hydrogen-air mixture in the combustion chamber, since the minimum path length required for optimal mixing of the fuel mixture, which

Brennstoffgemisch zurücklegen muss, nicht erreicht wird. fuel mixture has to cover is not reached.

Eine weitere mögliche Lösung für Wasserstoff-Verbrennungsmotoren würde darin liegen, den Wasserstoff direkt (ähnlich einem Direkteinspritzverfahren von Diesel) in den Brennraum einzubringen. Derartige Verbrennungsmotoren wären Jedoch technisch sehr herausfordernd und das Brennstoffgemisch im Brennraum ist aufgrund der geringen bzw. nicht vorhandenen Mischlänge bei derartigen Wasserstoff-Verbrennungsmotoren Another possible solution for hydrogen internal combustion engines would be to introduce the hydrogen directly into the combustion chamber (similar to a direct injection process for diesel). However, such internal combustion engines would be technically very challenging and the fuel mixture in the combustion chamber is due to the small or non-existent mixing length in such hydrogen internal combustion engines

ebenfalls relativ inhomogen. also relatively inhomogeneous.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Verbrennungsmotor zum Verbrennen eines Brennstoffgemisches mit Wasserstoff und Luft in einem Otto-Kreisprozess der eingangs genannten Gattung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, der/das die angesprochenen Probleme so weit wie möglich vermeidet. Insbesondere soll ein Verbrennungsmotor bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines solchen bereitgestellt werden, mit bzw. bei dem ohne Gefahr einer Rückzündung ein homogenes Wasserstoff-Luft-The invention is therefore based on the object of providing an internal combustion engine for burning a fuel mixture with hydrogen and air in an Otto cycle of the type mentioned at the outset and a method for operating such an internal combustion engine, which overcomes the problems mentioned as far as possible possible avoids. In particular, an internal combustion engine and a method for operating such are to be provided, with or in which a homogeneous hydrogen-air

Gemisch verbrannt werden kann. mixture can be burned.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem This object is achieved according to the invention with a

Verbrennungsmotor, der die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Internal combustion engine having the features of claim 1.

Gelöst wird diese Aufgabe des Weiteren mit einem Verfahren, das This problem is also solved with a method that

die Merkmale von Anspruch 10 aufweist. having the features of claim 10.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Preferred and advantageous embodiments of the invention are

Gegenstand der Unteransprüche. subject matter of the dependent claims.

angeordnet. arranged.

Die Gasbarriere wird jedenfalls während eines ersten Zeitabschnittes des Otto-Kreisprozesses, bei dem das Auslassventil noch nicht gänzlich geschlossen und das Einlassventil bereits geöffnet ist, d.h. im Wesentlichen während der Ventilüberschneidung, unmittelbar vor dem Brennraum im Saugtrakt (bzw. im Einlasskanal, der den letzten Abschnitt des Saugtraktes vor dem Brennraum bildet) angeordnet bzw. ausgebildet. Das Inertgas wird daher im Rahmen der Erfindung in den Saugtrakt eingeleitet. Verbrennungsrückstände aus dem Brennraum, die eventuell während des ersten Zeitabschnittes in den Saugtrakt eindringen, kommen daher nur mit der nicht entzündbaren Gasbarriere, nicht jedoch mit dem hochentzündlichen Brennstoffgemisch in Kontakt. Eine Rückzündung ist somit In any case, the gas barrier is during a first time segment of the Otto cycle, in which the exhaust valve is not yet completely closed and the intake valve is already open, i.e. essentially during the valve overlap, directly in front of the combustion chamber in the intake tract (or in the intake port, which is the last Forms section of the intake tract in front of the combustion chamber) arranged or formed. The inert gas is therefore introduced into the intake tract within the scope of the invention. Combustion residues from the combustion chamber, which may penetrate into the intake tract during the first period of time, therefore only come into contact with the non-flammable gas barrier and not with the highly flammable fuel mixture. A flashback is thus

ausgeschlossen. locked out.

In einer Ausführungsform der Erfindung mündet die Inertgasleitung vor dem Brennraum und nach der Gasmischeinheit In one embodiment of the invention, the inert gas line opens out before the combustion chamber and after the gas mixing unit

in den Saugtrakt. into the suction tract.

Bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit mehr als einer Zylindereinheit ist der Saugtrakt mit jeder der Zylindereinheiten, vorzugsweise über einen separaten Einlasskanal, verbunden. Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindereinheiten weist vor dem Brennraum Jeder der In an internal combustion engine according to the invention with more than one cylinder unit, the intake tract is connected to each of the cylinder units, preferably via a separate intake port. An inventive internal combustion engine with multiple cylinder units has before the combustion chamber of each

Zylindereinheiten, insbesondere im der Zylindereinheit Cylinder units, especially in the cylinder unit

zugeordneten Einlasskanal, Jeweils eine Mündung einer jeweiligen Inertgasleitung auf. Wenn nachfolgend bevorzugte Merkmale der Zylindereinheit, der Mündung oder der Inertgasleitung näher beschrieben werden, ist dies im Rahmen der Erfindung so zu verstehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit mehr als einer Zylindereinheit Jede der Zylindereinheiten, associated inlet channel, in each case a mouth of a respective inert gas line. If preferred features of the cylinder unit, the mouth or the inert gas line are described in more detail below, this is to be understood within the scope of the invention in such a way that in an internal combustion engine according to the invention with more than one cylinder unit, each of the cylinder units,

Mündungen oder Inertgasleitungen diese Merkmale aufweisen kann. Orifices or inert gas lines can have these characteristics.

Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Mündung im Bereich des Einlassventils angeordnet ist, d.h. das Inertgas im Bereich des Einlassventils eingeleitet wird. Dieser Bereich liegt im Saugtrakt und daher Jedenfalls außerhalb des Brennraumes der Zylindereinheit. Durch die Anordnung der Mündung im Bereich des Einlassventils erstreckt sich die Gasbarriere nur über einen sehr kurzen Abschnitt des Saugtraktes. Da für eine derartige Gasbarriere nur eine geringe Menge an Inertgas benötigt wird, wird der Wirkungsgrad des Brennstoffgemisches im Brennraum durch die Zumischung des Inertgases, die bei geöffnetem Einlassventil vom Brennstoffgemisch in den Brennraum Embodiments are preferred in which the orifice is arranged in the area of the inlet valve, i.e. the inert gas is introduced in the area of the inlet valve. This area is in the intake tract and therefore outside of the combustion chamber of the cylinder unit. Due to the arrangement of the orifice in the area of the intake valve, the gas barrier only extends over a very short section of the intake tract. Since only a small amount of inert gas is required for such a gas barrier, the efficiency of the fuel mixture in the combustion chamber is increased by the admixture of the inert gas, which is released from the fuel mixture into the combustion chamber when the inlet valve is open

„gespült“ wird, im Wesentlichen nicht beeinflusst. "Flushed" is essentially unaffected.

Insbesondere ist im Rahmen der Erfindung eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das Inertgas unmittelbar stromaufwärts bzw. oberhalb eines Ventilsitzringes des Einlassventils einleitbar ist, d.h. die Mündung unmittelbar stromaufwärts bzw. oberhalb des Ventilsitzringes angeordnet ist. Mit den Begriffen „stromaufwärts“ bzw. „oberhalb“ ist in diesem Zusammenhang eine Position direkt an der dem Brennraum abgewandten Seite des Ventilsitzringes zu verstehen. Bei einer derartigen Anordnung der Mündung, unmittelbar vor dem Brennraum, wird nur eine äußerst geringe Menge an Inertgas zum Ausbilden der Gasbarriere benötigt und daher nur sehr wenig Inertgas in den Brennraum In particular, an embodiment is preferred within the scope of the invention in which the inert gas can be introduced directly upstream or above a valve seat ring of the inlet valve, i.e. the orifice is arranged directly upstream or above the valve seat ring. In this context, the terms “upstream” or “above” mean a position directly on the side of the valve seat ring that faces away from the combustion chamber. With such an arrangement of the mouth, directly in front of the combustion chamber, only an extremely small amount of inert gas is required to form the gas barrier and therefore only very little inert gas into the combustion chamber

gespült. flushed.

Vorzugsweise weist die Mündung als Öffnung wenigstens einen durchgängigen oder unterbrochenen Ringspalt oder wenigstens eine, vorzugsweise mehr als eine, Zugangsbohrung, in den Preferably, the mouth as an opening has at least one continuous or interrupted annular gap or at least one, preferably more than one, access hole in the

Saugtrakt auf. suction tract up.

Die Inertgasleitung und/oder Öffnung bzw. jede/manche der Öffnungen kann/können über ein Steuerventil verschließbar sein, das direkt an der(en) Öffnung/en anschließt oder von dieser/diesen entfernt angeordnet ist und die Inertgasleitung freigibt oder versperrt. Durch die passende Form und Ausrichtung der Mündung bzw. deren Öffnung/en kann die Einleitung des The inert gas line and/or opening or each/some of the openings can/can be closed via a control valve which is connected directly to the opening/s or is arranged remotely from this/these and opens or blocks the inert gas line. With the right shape and orientation of the mouth or its opening / s, the initiation of the

Inertgases in den Saugtrakt strömungstechnisch optimiert werden. Inert gas in the intake tract are fluidically optimized.

Möglich ist im Rahmen der Erfindung auch, dass die Mündung direkt im Ventilsitzring angeordnet ist, wobei das Inertgas auch in diesem Fall über eine oder mehrere Öffnungen in Form einer Bohrung bzw. Bohrungen oder eines Spalts bzw. Spalte im Ventilsitzring eingeleitet werden kann. Der Ventilsitzring wird It is also possible within the scope of the invention for the orifice to be arranged directly in the valve seat ring, in which case the inert gas can also be introduced via one or more openings in the form of a bore or bores or a gap or gaps in the valve seat ring. The valve seat insert will

dabei ebenfalls als Bestandteil des Saugtraktes angesehen. also regarded as part of the suction tract.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit mehreren, insbesondere zwei oder mehr als zwei mit dem Saugtrakt verbundenen Zylindereinheiten, ist vorzugsweise vor dem Brennraum jeder der Zylindereinheiten jeweils eine Mündung Jeweils einer Inertgasleitung angeordnet. Vorzugsweise sind bei einer derartigen Ausführungsform mehrere, insbesondere alle, der Inertgasleitungen mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung verbunden. Eine gemeinsame Versorgungsleitung kann beispielsweise bei Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, bei denen vor den Brennräumen sämtlicher Zylindereinheiten über In one embodiment of the internal combustion engine according to the invention with a plurality of, in particular two or more than two, cylinder units connected to the intake tract, an opening of an inert gas line is preferably arranged in front of the combustion chamber of each of the cylinder units. In such an embodiment, several, in particular all, of the inert gas lines are preferably connected to a common supply line. A common supply line can be used, for example, in internal combustion engines in which all cylinder units in front of the combustion chambers

alle Arbeitstakte hinweg konstant Inertgas eingeleitet wird. Vorzugsweise wird als Inertgas Luft verwendet. Im Rahmen der inert gas is constantly introduced over all work cycles. Air is preferably used as the inert gas. As part of the

Erfindung kann als Inertgas aber auch jedes andere schwer Invention can be difficult as inert gas but also any other

entzündbare Gas, wie beispielsweise gekühltes Abgas oder Jedes flammable gas such as cooled exhaust gas or any

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Gas, das mit dem Brennstoffgemisch vermischt eine schwer Gas that mixes with the fuel mixture creates a heavy

entzündbare Gasmischung ergibt, verwendet werden. flammable gas mixture may be used.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Saugtrakt zwischen der Gasmischeinheit und dem Brennraum einen In a preferred embodiment, the intake tract between the gas mixing unit and the combustion chamber has a

Gemischkühler und eine Drosselklappe auf. Mixture cooler and a throttle valve.

Vorzugsweise ist in der Luftzufuhr vor der Gasmischeinheit ein Verdichter, insbesondere ein Turboverdichter, angeordnet. Der Verdichter kann im Rahmen der Erfindung auch erst nach der Gasmischeinheit angeordnet sein. Bei Ausführungsformen, bei denen der Verdichter vor der Gasmischeinheit angeordnet ist, kann ein Abschnitt des Saugtraktes zwischen dem Verdichter und der Gasmischeinheit, vorzugsweise über ein Steuerventil, mit einer Ableitung zum Abzweigen einer Teilmenge der verdichteten Luft verbunden sein. Die Abgasleitung ist bei derartigen Ausführungsformen mit der Inertgasleitung verbunden, sodass die abgezweigte Luft als Inertgas für die Mündung verwendet wird. Da die Drosselklappe zwangsläufig zu Druckverlusten im Brennstoffgemisch führt, ist die Druckdifferenz zwischen der vor der Drosselklappe entnommenen, verdichteten Luft und dem durch die Drosselklappe druckverminderten Brennstoffgemisch hoch genug, um das Einleiten der verdichteten Luft als Inertgas zu ermöglichen, ohne dass es notwendig ist, den Druck der A compressor, in particular a turbo compressor, is preferably arranged in the air supply upstream of the gas mixing unit. Within the scope of the invention, the compressor can also be arranged after the gas mixing unit. In embodiments in which the compressor is arranged in front of the gas mixing unit, a section of the intake tract between the compressor and the gas mixing unit can be connected, preferably via a control valve, to a discharge line for branching off a partial quantity of the compressed air. In such embodiments, the exhaust gas line is connected to the inert gas line, so that the branched-off air is used as inert gas for the mouth. Since the throttle valve inevitably leads to pressure losses in the fuel mixture, the pressure difference between the compressed air extracted in front of the throttle valve and the fuel mixture reduced in pressure by the throttle valve is high enough to allow the compressed air to be introduced as inert gas without it being necessary to pressure of

verdichteten Luft weiter zu erhöhen. to further increase compressed air.

Zusätzlich dazu oder stattdessen kann die Inertgasleitung einen separaten Verdichter oder wenigstens ein weiteres Steuerventil aufweisen und/oder mit einen Zwischenpuffer und/oder einem In addition to or instead of this, the inert gas line can have a separate compressor or at least one further control valve and/or with an intermediate buffer and/or a

Inertgasspeicher verbunden sein. be connected to inert gas storage.

Vorzugsweise ist die Mündung derart ausgebildet, dass mit dem Inertgas bei abgestelltem Motor bzw. beim Beenden des OttoKreisprozesses, bevor der Motor abgeschaltet wird, wenigstens The orifice is preferably designed in such a way that, with the engine switched off or when the Otto cycle ends before the engine is switched off, at least

ein Abschnitt des Saugtraktes spülbar ist. Vorzugsweise ist der a section of the suction tract can be flushed. Preferably the

Saugtrakt wenigstens bis zur Gasmischeinheit spülbar. Dies lässt sich durch eine passende Dimensionierung der Einleitmenge, Einleitrichtung und Einleitgeschwindigkeit erreichen. Bei abgestelltem Motor bleibt somit kein explosives, durch Fremdeinwirkung zündbares Brennstoffgemisch im Saugtrakt zurück. Bei Ausführungsformen mit mehreren Zylindereinheiten sind vorzugsweise alle Abschnitte des Saugtraktes, die an die Brennräume der Zylindereinheiten anschließen, d.h. die Einlasskanäle, insbesondere der gesamte Saugtrakt bis zur Suction tract can be flushed at least up to the gas mixing unit. This can be achieved by suitably dimensioning the discharge quantity, discharge direction and discharge speed. When the engine is switched off, no explosive fuel mixture that could be ignited by external influences remains in the intake tract. In embodiments with several cylinder units, all sections of the intake tract that connect to the combustion chambers of the cylinder units, i.e. the intake ports, in particular the entire intake tract up to the

Gasmischeinheit, spülbar. Gas mixing unit, flushable.

Die Inertgasleitung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors weist vorzugsweise ein weiteres Steuerventil auf, durch das die Inertgasleitung, wie bereits erläutert, geöffnet oder geschlossen werden kann, um damit Inertgas durch die Mündung in den Saugkanal einzuleiten oder die Inertgaszufuhr in den The inert gas line of the internal combustion engine according to the invention preferably has a further control valve through which the inert gas line, as already explained, can be opened or closed in order to introduce inert gas through the mouth into the suction channel or the inert gas supply into the

Saugkanal zu unterbrechen. to interrupt the suction channel.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verbrennungsmotors weist dieser einen effektiven Mitteldruck von wenigstens 12 bar, vorzugsweise von wenigstens 15 bar, auf. Der effektive In a preferred embodiment of the internal combustion engine, this has an effective mean pressure of at least 12 bar, preferably at least 15 bar. The effective one

Mitteldruck pPme errechnet sich dabei nach der Formel Mean pressure pPme is calculated using the formula

__ 2*7+*M DPme a Vn*l __ 2*7+*M DPme a Vn*l

wobei M das Nenn-Drehmoment, i die Anzahl der Arbeitsspiele pro where M is the nominal torque, i the number of working cycles per

Umdrehung und Vy das Zylindervolumen des Verbrennungsmotors ist. revolution and Vy is the cylinder volume of the internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Verbrennen eines Brennstoffgemisches mit Wasserstoff und Luft in einem Otto-Kreisprozess in einem Verbrennungsmotors, der wenigstens eine Zylindereinheit mit einem damit verbundenen Saugtrakt aufweist. Die Zylindereinheit weist einen Brennraum, wenigstens The invention further relates to a method for burning a fuel mixture with hydrogen and air in an Otto cycle in an internal combustion engine which has at least one cylinder unit with an intake tract connected thereto. The cylinder unit has a combustion chamber, at least

ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil auf. Der an intake valve and at least one exhaust valve. Of the

Saugtrakt weist wenigstens eine Gasmischeinheit zum Erzeugen des Intake tract has at least one gas mixing unit for generating the

Brennstoffgemisches auf. fuel mixture.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in den Saugtrakt vor dem Brennraum der Zylindereinheit wenigstens temporär Inertgas eingeleitet, sodass in einem an den Brennraum anschließenden Abschnitt des Saugtraktes eine Gasbarriere aus nicht entzündbarem Gas gebildet wird. Die Gasbarriere wird insbesondere während eines ersten Zeitraumes des OttoKreisprozesses, bei dem sowohl das Auslassventil als auch das Einlassventil zumindest teilweise geöffnet sind, d.h. im Wesentlichen während der Ventilüberschneidung, gebildet. Der erste Zeitraum beginnt vor dem Ende des Ausstoßtaktes und endet kurz nach Beginn des Ansaugtaktes. Im Wesentlichen wird das Inertgas während des gesamten ersten Zeitraums eingeleitet, wobei der erste Zeitraum auch kurz vor dem kompletten Verschließen des Auslassventils enden kann, solange gewährleistet wird, dass der Saugtrakt bis zum vollständigen Ausstoß der Verbrennungsrückstände vom Brennraum durch die In the method according to the invention, inert gas is at least temporarily introduced into the intake tract upstream of the combustion chamber of the cylinder unit, so that a gas barrier made of non-flammable gas is formed in a section of the intake tract adjoining the combustion chamber. In particular, the gas barrier is formed during a first period of the Otto cycle in which both the exhaust valve and the intake valve are at least partially open, i.e. substantially during valve overlap. The first period begins before the end of the exhaust stroke and ends shortly after the beginning of the intake stroke. Essentially, the inert gas is introduced during the entire first period, the first period can also end shortly before the complete closing of the exhaust valve, as long as it is ensured that the intake tract until the complete ejection of the combustion residues from the combustion chamber through the

Gasbarriere abgeschirmt ist. Gas barrier is shielded.

Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass sich im Saugtrakt bei geschlossenem Einlassventil direkt vor diesem eine Gasbarriere aus Inertgas oder aus einer schwer entzündbaren Mischung aus dem Inertgas und dem Brennstoffgemisch aufbaut bzw. bildet, die bei geöffnetem Einlassventil durch das nachströmende Brennstoffgemisch in den Brennraum gespült wird. Die für die Gasbarriere benötigte Menge an Inertgas ist im Verhältnis zur Gasmenge, die in einem Arbeitstakt im Brennraum verbrannt wird, So gering, dass die Verbrennungseigenschaften des The core of the method according to the invention is that when the intake valve is closed, a gas barrier of inert gas or of a mixture of the inert gas and the fuel mixture that is difficult to ignite builds up or forms directly in front of it in the intake tract, which is flushed into the combustion chamber by the fuel mixture flowing in when the intake valve is open . The amount of inert gas required for the gas barrier is so small in relation to the amount of gas that is burned in one power cycle in the combustion chamber that the combustion properties of the

Brennstoffgemisches im Brennraum kaum beeinflusst werden. Fuel mixture in the combustion chamber are hardly influenced.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in bzw. mit einem The inventive method can also in or with a

Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindereinheiten durchgeführt Combustion engine performed with multiple cylinder units

werden, wobei in diesem Fall vor dem Brennraum eines Jeden der be, in which case in front of the combustion chamber of each of the

Zylinder wenigstens temporär Inertgas in den Saugtrakt eingeleitet und eine Gasbarriere erzeugt wird. Sofern sich die vorstehend und nachfolgend beschriebenen Merkmale bzw. Schritte des Verfahrens nur auf eine einzelne Zylindereinheit beziehen, werden die Merkmale bzw. Schritte des Verfahrens im Rahmen der Erfindung jedoch bei einer Durchführungsform des Verfahrens mit mehreren Zylindereinheiten - in Analogie zum erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindereinheiten - bei Jeder der Cylinder at least temporarily introduced inert gas into the intake tract and a gas barrier is generated. If the features or steps of the method described above and below relate only to a single cylinder unit, the features or steps of the method within the scope of the invention are, however, in an implementation of the method with multiple cylinder units - in analogy to the internal combustion engine according to the invention with multiple cylinder units - at each of the

Zylindereinheiten verwirklicht bzw. durchgeführt. Cylinder units realized or carried out.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise Luft als Inertgas eingeleitet. Als Inertgas können aber auch andere schwer entzündbare Gase eingeleitet werden. Hierzu wird auf die Erklärung zum erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor In the context of the process according to the invention, air is preferably introduced as the inert gas. However, other gases that are difficult to ignite can also be introduced as inert gas. For this purpose, reference is made to the explanation of the internal combustion engine according to the invention

verwiesen. referred.

Besonders bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die für das Brennstoffgemisch benötigte Luft vor der Gasmischeinheit über einen Verdichter, vorzugsweise einen Turboverdichter, verdichtet und eine Teilmenge der verdichteten Luft zwischen dem Verdichter und der Gasmischeinheit abgeleitet bzw. abgezweigt. Diese abgeleitete Teilmenge der verdichteten Luft wird als Inertgas wieder in den Saugtrakt eingeleitet. Die Vorteile eines derartigen Verfahrensablaufs wurden bereits im Zusammenhang mit der korrespondierenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen In the method according to the invention, the air required for the fuel mixture is particularly preferably compressed upstream of the gas mixing unit via a compressor, preferably a turbo compressor, and a subset of the compressed air is diverted or branched off between the compressor and the gas mixing unit. This diverted portion of the compressed air is fed back into the intake tract as inert gas. The advantages of such a process sequence have already been described in connection with the corresponding embodiment of the invention

Verbrennungsmotors erläutert. Internal combustion engine explained.

In einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Inertgas im OttoKreisprozess über einen zweiten Zeitraum, der nach dem Schließen des Einlassventils beginnt und nach dem Ende des ersten Zeitraums endet, eingeleitet wird. Bei einer derartigen Steuerung der Inertgaszufuhr kann nur relativ wenig Inertgas in den Brennraum eindringen, sodass die Verbrennungseigenschaften In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the inert gas is introduced into the Otto cycle over a second time period, which begins after the intake valve closes and ends after the end of the first time period. With such a control of the inert gas supply, only a relatively small amount of inert gas can penetrate into the combustion chamber, so that the combustion properties

des Brennstoffgemisches kaum beeinflusst werden. of the fuel mixture can hardly be influenced.

In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird das Inertgas im Otto-Kreisprozess über einen dritten Zeitraum eingeleitet, der während des Schließens des Einlassventils, insbesondere am Ende eines Ansaugtaktes des Otto-Kreisprozesses, beginnt und nach dem Ende des ersten Zeitraums endet. Mit einer derartigen Steuerung der Inertgaszufuhr kann sichergestellt werden, dass nach dem Schließen des Einlassventiles kein Brennstoffgemisch zwischen In an alternative, likewise preferred embodiment of the method, the inert gas is introduced into the Otto cycle over a third period of time, which begins during the closing of the intake valve, in particular at the end of an intake stroke of the Otto cycle, and ends after the end of the first period. With such a control of the inert gas supply can be ensured that after closing the inlet valve no fuel mixture between

der Mündung und dem Ventil verbleibt. of the mouth and the valve remains.

In einer weiteren alternativen Durchführungsform des Verfahrens wird das Inertgas während des gesamten Otto-Kreisprozesses eingeleitet. Bei einer derartigen Durchführungsform wird die Inertgaszufuhr über den Inertgasdruck und/oder die Dimensionierung der Mündung so gesteuert bzw. eingestellt, dass sich - wie bereits beschrieben - bei geschlossenem Einlassventil zwar eine schwer entzündbare Gasbarriere aufbaut, die bei geöffnetem Einlassventil in den Brennraum strömende Menge an Inertgas (d.h. sowohl die in der Gasbarriere enthaltene Menge, als auch die zusätzlich mit dem Brennstoffgemisch einströmende Menge) jedoch möglichst gering ist, sodass das im Brennraum enthaltene Brennstoffgemisch trotzdem gut entzündbar und In a further alternative embodiment of the method, the inert gas is introduced during the entire Otto cycle. In such an embodiment, the supply of inert gas is controlled or adjusted via the inert gas pressure and/or the dimensioning of the orifice in such a way that—as already described—a gas barrier that is difficult to ignite builds up when the intake valve is closed, but the quantity flowing into the combustion chamber when the intake valve is open Inert gas (i.e. both the amount contained in the gas barrier and the additional amount flowing in with the fuel mixture) is as small as possible, so that the fuel mixture in the combustion chamber can still be easily ignited and

weitgehend unverändert in seinen Verbrennungseigenschaften ist. largely unchanged in its combustion properties.

Die Gasbarriere besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus Inertgas. Da das Inertgas nicht entzündlich ist, kann somit The gas barrier preferably consists essentially of inert gas. Since the inert gas is non-flammable, it can

besonders einfach eine sichere Gasbarriere gebildet werden. a secure gas barrier can be formed particularly easily.

Im Rahmen der Erfindung kann die Gasbarriere jedoch auch aus einer schwer bzw. nicht entzündbaren Mischung aus Brennstoffgemisch und Inertgas bestehen. Beim Ausbilden einer derartigen Gasbarriere wird nur eine sehr geringe Menge an Inertgas in den Brennraum gespült, sodass das Brennverhalten des Within the scope of the invention, however, the gas barrier can also consist of a mixture of fuel mixture and inert gas that is difficult or non-flammable. When forming such a gas barrier, only a very small amount of inert gas is flushed into the combustion chamber, so that the combustion behavior of the

Brennstoffgemisches im Brennraum kaum verändert wird. Fuel mixture in the combustion chamber is hardly changed.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wenigstens ein Abschnitt des Saugtraktes beim abgeschalteten Motor bzw. nach dem Beenden des Otto-Kreisprozesses beim Abschalten des Motors, mit Inertgas gespült werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei abgestelltem Motor sämtliche Reste des WasserstoffLuft-Gemisches aus dem Saugtrakt entfernt sind, damit kein Within the scope of the method according to the invention, at least one section of the intake tract can be flushed with inert gas when the engine is switched off or after the end of the Otto cycle when the engine is switched off. This ensures that all residues of the hydrogen-air mixture are removed from the intake tract when the engine is switched off, so that no

hochentzündliches Brennstoffgemisch im Saugtrakt zurückbleibt. highly flammable fuel mixture remains in the intake tract.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen bevorzugte Further details, features and advantages of the invention result from the following description with reference to the attached drawings, in which preferred

Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigt: Embodiments are shown. It shows:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Gasmotors mit einer Zylindereinheit und einem Saugtrakt, 1 shows a schematic view of a gas engine known from the prior art with a cylinder unit and an intake tract,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Wasserstoff-Verbrennungsmotors mit einer Zylindereinheit und einem Saugtrakt, 2 shows a schematic view of a hydrogen internal combustion engine known from the prior art with a cylinder unit and an intake tract,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einer Zylindereinheit und einem Saugtrakt gemäß einer ersten Ausführungsform, 3 shows a schematic view of an internal combustion engine according to the invention with a cylinder unit and an intake tract according to a first embodiment,

Fig. 4 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einer Zylindereinheit und einem Saugtrakt gemäß einer weiteren Ausführungsform, 4 shows a schematic view of the internal combustion engine according to the invention with a cylinder unit and an intake tract according to a further embodiment,

Fig. 5 ein zeitlicher Verlauf des Öffnens der Ventile und der Inertgasleitung gemäß einer ersten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, 5 shows a time course of the opening of the valves and the inert gas line according to a first embodiment of the method according to the invention,

Fig. 6 der zeitliche Verlauf des Öffnens der Ventile und der Inertgasleitung gemäß einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 6 shows the course over time of the opening of the valves and the inert gas line according to a further embodiment of the method according to the invention, and

Fig. 7 der zeitliche Verlauf des Öffnens der Ventile und der Inertgasleitung gemäß noch einer weiteren 7 shows the time course of the opening of the valves and the inert gas line according to yet another

Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Implementation of the method according to the invention.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen aus dem Stand der Technik bekannten Verbrennungsmotors mit einer Zylindereinheit 1 und einem Saugtrakt in einer stark vereinfachten bzw. schematischen 1 and 2 each show an internal combustion engine known from the prior art with a cylinder unit 1 and an intake tract in a greatly simplified or schematic manner

Darstellung. Depiction.

Die Zylindereinheit 1 umfasst einen Zylinder 2 mit einem Brennraum 3, in dem ein Brennstoffgemisch aus Luft und einem Brenngas verbrennbar ist. Der Verbrennungsmotor gemäß Fig. 1 ist jedoch nicht für die Verwendung von Wasserstoff als Brenngas The cylinder unit 1 comprises a cylinder 2 with a combustion chamber 3 in which a fuel mixture of air and a fuel gas can be combusted. However, the internal combustion engine according to FIG. 1 is not suitable for the use of hydrogen as fuel gas

ausgelegt. designed.

Ein Saugtrakt 4 des Verbrennungsmotors ist über ein Einlassventil 5 mit dem Brennraum 3 des Zylinders 2 der Zylindereinheit 1 verbunden. Über den Saugtrakt 4 wird das Brennstoffgemisch in den Brennraum 3 geleitet. Im Zylinder 2 ist An intake tract 4 of the internal combustion engine is connected to the combustion chamber 3 of the cylinder 2 of the cylinder unit 1 via an intake valve 5 . The fuel mixture is fed into the combustion chamber 3 via the intake tract 4 . In cylinder 2 is

ein Kolben 10 angeordnet. a piston 10 is arranged.

Ein Auslasskanal 6, zum Ableiten des Abgases, d.h. der Verbrennungsrückstände, aus dem Brennraum 3 ist über ein An exhaust port 6, for discharging the exhaust gas, i.e. the combustion residues, from the combustion chamber 3 is via a

Auslassventil 7 mit dem Brennraum verbunden. Outlet valve 7 connected to the combustion chamber.

Der Saugtrakt 4 umfasst eine Gasmischeinheit 8, in der Luft aus einer Luftzufuhrleitung 9 mit Brenngas aus einer Brenngasleitung 11 vermischt wird, um ein Brennstoffgemisch zu erzeugen. Die Gasmischeinheit 8 kann im Rahmen der Erfindung als mit dem Saugtrakt 4 verbunden, aber auch als Bestandteil des Saugtraktes The intake tract 4 comprises a gas mixing unit 8 in which air from an air supply line 9 is mixed with fuel gas from a fuel gas line 11 in order to produce a fuel mixture. Within the scope of the invention, the gas mixing unit 8 can be connected to the intake tract 4, but also as part of the intake tract

4 angesehen werden. 4 to be viewed.

Stromabwärts nach der Gasmischeinheit 8 weist der Saugtrakt 4 einen Verdichter 12, insbesondere einen Turboverdichter, auf, durch den das Brennstoffgemisch verdichtet wird. Insbesondere ist der Verdichter 12 ein Abgasturbolader, der über Abgas des Downstream of the gas mixing unit 8, the intake tract 4 has a compressor 12, in particular a turbo compressor, by which the fuel mixture is compressed. In particular, the compressor 12 is an exhaust gas turbocharger, which uses exhaust gas from the

Auslasskanals 6 betrieben wird. Der Verdichter 12 kann auch Outlet channel 6 is operated. The compressor 12 can also

stromaufwärts vor der Gasmischeinheit 8 angeordnet sein und be arranged upstream of the gas mixing unit 8 and

lediglich die zugeführte Luft verdichten. only compress the supplied air.

Nach dem Verdichter 12 sind im Saugtrakt 4 ein Gemischkühler 13 und eine Drosselklappe 14 angeordnet. Durch die Drosselklappe 14 A mixture cooler 13 and a throttle valve 14 are arranged after the compressor 12 in the intake tract 4 . Through the throttle valve 14

entstehen Druckverluste im Brennstoffgemisch. pressure losses occur in the fuel mixture.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsmotor wird in der Gasmischeinheit 8 das Brennstoffgemisch aus Brenngas und Luft erzeugt, das anschließend verdichtet, gekühlt und gedrosselt wird. Entlang des Saugtraktes 4 erhöht sich der Durchmischungsgrad zwischen der Luft und dem Brenngas, wobei der Durchmischungsgrad im Wesentlichen direkt proportional zur Länge, die das Brennstoffgemisch im Saugtrakt 4 zurücklegt, ist. Ein derartig durchmischtes Brennstoffgemisch ist sehr homogen und mit hohem Wirkungsgrad und geringer Emissionsabgabe In the internal combustion engine shown in FIG. 1, the fuel mixture of fuel gas and air is produced in the gas mixing unit 8, which is then compressed, cooled and throttled. The degree of mixing between the air and the fuel gas increases along the intake duct 4 , the degree of mixing being essentially directly proportional to the length that the fuel mixture travels in the intake duct 4 . Such a mixed fuel mixture is very homogeneous and has high efficiency and low emissions

verbrennbar. combustible.

Durch die Öffnung des Einlassventils 5 kann das Brennstoffgemisch in den Brennraum 3 strömen, in dem es verdichtet und anschließend verbrannt wird. Das Abgas bzw. die Verbrennungsrückstände werden bei geöÖöffnetem Auslassventil 7 vom The fuel mixture can flow through the opening of the intake valve 5 into the combustion chamber 3, in which it is compressed and then burned. The exhaust gas or the combustion residues are removed from the exhaust valve 7 when it is open

Brennraum 3 in den Auslasskanal 6 ausgestoßen. Combustion chamber 3 is ejected into the exhaust port 6.

Der Verbrennungsmotor gemäß Fig. 2 ist für die Verbrennung von Wasserstoff ausgelegt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsmotor ist beim in Fig. 2 dargestellten Wasserstoff-Verbrennungsmotor die Gasmischeinheit 6 im Saugtrakt 4 erst unmittelbar vor dem Brennraum 3, d.h. in einem an das Einlassventil 5 anschließenden Abschnitt des Saugtraktes 4, angeordnet. Da der Abschnitt des Saugtraktes 4 zwischen der Gasmischeinheit 8 und dem Brennraum 3 so kurz ist, dass sich dort keine nennenswerte Menge des Brennstoffgemischs sammeln kann, besteht bei einer derartigen Bauform keine Gefahr einer The internal combustion engine according to FIG. 2 is designed for the combustion of hydrogen. In contrast to the internal combustion engine shown in FIG. 1, in the hydrogen internal combustion engine shown in FIG. Since the section of the intake tract 4 between the gas mixing unit 8 and the combustion chamber 3 is so short that no appreciable amount of the fuel mixture can collect there, there is no risk of such a design

Rückzündung. flashback.

Nachteilig an einem wie in Fig. 2 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Wasserstoff-Verbrennungsmotor ist, dass das in den Brennraum 3 eingeleitete Brennstoffgemisch aus Wasserstoff und Luft sehr inhomogen ist, da die vom Brennstoffgemisch im Saugtrakt 4 zurückgelegte Länge nur sehr A disadvantage of a hydrogen internal combustion engine known from the prior art as shown in FIG. 2 is that the fuel mixture of hydrogen and air introduced into the combustion chamber 3 is very inhomogeneous, since the length covered by the fuel mixture in the intake tract 4 is only very

kurz ist. is short.

Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften und Merkmale der Verbrennungsmotoren gemäß Stand der Technik sind auch für die nachfolgend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbrennungsmotoren zutreffend, sofern sie nicht durch andere bzw. zusätzliche The above-described properties and features of the internal combustion engines according to the prior art are also applicable to the internal combustion engines according to the invention described below, provided they are not replaced by other or additional

Merkmale ersetzt bzw. ergänzt werden. Features are replaced or supplemented.

In den Fig. 3 und 4 sind - stark vereinfacht - zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit jeweils einer Zylindereinheit 1 und einem Saugtrakt 4 In Figs. 3 and 4 are - greatly simplified - two different embodiments of an internal combustion engine according to the invention, each with a cylinder unit 1 and an intake tract 4

dargestellt. shown.

Bei beiden Ausführungsformen des Verbrennungsmotors ist der Brennraum 3 der Zylindereinheit 1 über das Einlassventil 5 mit In both embodiments of the internal combustion engine, the combustion chamber 3 of the cylinder unit 1 is connected via the intake valve 5

dem Saugtrakt 4 verbunden. connected to the suction tract 4.

Der Saugtrakt 4 weist jeweils eine Gasmischeinheit 8, in der Luft aus der Luftzufuhrleitung 9 mit Wasserstoff aus der Brenngasleitung 11 vermischt wird, einen Verdichter 12, einen The intake tract 4 each has a gas mixing unit 8, in which air from the air supply line 9 is mixed with hydrogen from the fuel gas line 11, a compressor 12, a

Gemischkühler 13 und eine Drosselklappe 14 auf. Mixture cooler 13 and a throttle valve 14.

Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten WasserstoffVerbrennungsmotoren ist die Gasmischeinheit 8 beim Unlike in the case of hydrogen internal combustion engines known from the prior art, the gas mixing unit 8 is in the

erfindungsgemäßen Wasserstoff-Verbrennungsmotor bereits vor dem Gemischkühler 13 und der Drosselklappe 14 angeordnet, sodass das Brennstoffgemisch eine hinreichend lange Weglänge im Saugtrakt 4 Hydrogen internal combustion engine according to the invention is already arranged in front of the mixture cooler 13 and the throttle valve 14, so that the fuel mixture has a sufficiently long path length in the intake tract 4

zurücklegt, und ein hoher Durchmischungsgrad des covered, and a high degree of mixing of the

Brennstoffgemisches bei Eintritt in den Brennraum 3 erreicht Fuel mixture reached when entering the combustion chamber 3

wird. Dies ist erfindungsgemäß bevorzugt, aber nicht zwingend. will. This is preferred according to the invention, but not mandatory.

Damit beim erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor keine Rückzündung stattfinden kann, weist er vorzugsweise unmittelbar vor dem Brennraum 3 eine Mündung 15 einer Inertgasleitung 21 auf, durch die Inertgas in den Saugtrakt 4 eingeblasen wird. Dadurch wird in einem Abschnitt des Saugtraktes 4 unmittelbar vor dem Brennraum 3 eine Gasbarriere aus schwer bzw. nicht entzündbarem So that no flashback can take place in the internal combustion engine according to the invention, it preferably has a mouth 15 of an inert gas line 21 directly in front of the combustion chamber 3 , through which inert gas is blown into the intake tract 4 . As a result, in a section of the intake tract 4 immediately in front of the combustion chamber 3 there is a gas barrier made of difficult or non-flammable

Gas ausgebildet. Gas formed.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Verdichter 12 im Saugtrakt 4 vor der Gasmischeinheit 8, d.h. in der Luftzufuhrleitung 9, angeordnet, sodass die Luft bereits vor der Vermischung mit Wasserstoff verdichtet wird. Ein Abschnitt des Saugtraktes 4 zwischen dem Verdichter 12 und der Gasmischeinheit 8 ist mit einer Ableitung 16 verbunden, über die eine Teilmenge der verdichteten Luftabgezweigt wird. Die Ableitung 16 kann zur Regulierung der abgezweigten Luftmenge ein In the embodiment shown in Fig. 3, the compressor 12 is arranged in the intake tract 4 before the gas mixing unit 8, i.e. in the air supply line 9, so that the air is already compressed before it is mixed with hydrogen. A section of the intake tract 4 between the compressor 12 and the gas mixing unit 8 is connected to a discharge line 16 via which a subset of the compressed air is branched off. The derivation 16 can be used to regulate the amount of air branched off

Steuerventil 17 aufweisen. Control valve 17 have.

Die Mündung 15 ist bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform in einem Abschnitt des Saugtraktes 4 unmittelbar vor dem Einlassventil 5, d.h. kurz vor dem Brennraum 3, angeordnet. Weiters ist die Inertgasleitung 21 mit der Ableitung 16 verbunden. Die Inertgasleitung 21 kann über ein weiteres In the embodiment shown in FIG. Furthermore, the inert gas line 21 is connected to the discharge line 16 . The inert gas line 21 can have another

Steuerventil 18 geöffnet und geschlossen werden. Control valve 18 can be opened and closed.

Somit wird bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors die vor der Gasmischeinheit 8 entnommene, verdichtete Luft über die Mündung 15 der Thus, in the embodiment of the internal combustion engine according to the invention shown in FIG. 3, the compressed air removed in front of the gas mixing unit 8 via the mouth 15 of the

Inertgasleitung 21 in den Saugtrakt 4 eingeleitet. Inert gas line 21 introduced into the intake tract 4.

Die mit Hilfe des Inertgases ausbildbare Gasbarriere wird in dem The formable with the help of the inert gas gas barrier is in the

äußerst kurzen Abschnitt des Saugtraktes 4 zwischen der Mündung extremely short section of the suction tract 4 between the mouth

15 und dem Einlassventil 5 ausgebildet. Sie verhindert die Rückzündung des hochentzündlichen Brennstoffgemisches aus Luft und Wasserstoff im Saugtrakt 4, wenn gleichzeitig sowohl das Einlassventil 5 als auch das Auslassventil 7 geöffnet sind. Die Gasbarriere kann auch stromaufwärts in den Saugtrakt 4 zurückreichen, d.h. sich bis in einen Abschnitt des Saugtraktes 4 erstrecken, der stromaufwärts oberhalb der Mündung 15 15 and the intake valve 5 is formed. It prevents the highly flammable fuel mixture of air and hydrogen in the intake tract 4 from backfiring if both the inlet valve 5 and the outlet valve 7 are open at the same time. The gas barrier can also reach back upstream into the suction tract 4, i.e. extend into a section of the suction tract 4 that is upstream above the mouth 15

angeordnet ist. is arranged.

Da das Brennstoffgemisch beim Durchströmen der Drosselklappe 14 an Druck verliert, ist die Druckdifferenz zwischen der als Inertgas verwendeten, verdichteten Luft, die vor der Drosselklappe 14 entnommen wird, und dem Brennstoffgemisch nach der Drosselklappe 14 15 ausreichend hoch, um ohne weiteres Verdichten der bereits verdichteten Luft die Gasbarriere Since the fuel mixture loses pressure as it flows through the throttle valve 14, the pressure difference between the compressed air used as inert gas, which is removed upstream of the throttle valve 14, and the fuel mixture downstream of the throttle valve 14 15 is sufficiently high to readily compress the already compressed air air the gas barrier

ausbilden zu können. to be able to train.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Verbrennungsmotors kann die Ableitung 16 statt mit dem Saugtrakt 4 auch mit dem Auslasskanal 6, vorzugsweise vor einem Abgasturbolader (falls ein derartiger Verdichter 12 verwendet wird), verbunden sein. Bei einer derartigen Ausführungsform ist als Inertgas das aus dem Brennraum 3 ausgestoßene Abgas über die Mündung 15 der Inertgasleitung 21 in den Saugtrakt 4 einleitbar. Bei Bedarf weist die Ableitung 16 bzw. die Inertgasleitung 21 in diesem Fall noch einen zusätzlichen Verdichter auf, um das als In the embodiment of the internal combustion engine shown in FIG. 3, the discharge line 16 can also be connected to the outlet channel 6, preferably in front of an exhaust gas turbocharger (if such a compressor 12 is used), instead of to the intake tract 4. In such an embodiment, the exhaust gas ejected from the combustion chamber 3 can be introduced into the intake tract 4 via the opening 15 of the inert gas line 21 as the inert gas. If necessary, the discharge line 16 or the inert gas line 21 in this case has an additional compressor to the as

Inertgas genutzte Abgas auf ein höheres Druckniveau anzuheben. Raise inert gas exhaust gas used to a higher pressure level.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des Verbrennungsmotors ist die Mündung 15 direkt an einem Ventilsitzring 19, d.h. stromaufwärts unmittelbar oberhalb des Ventilsitzringes 19, des Einlassventils 5 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird die Gasbarriere direkt bzw. unmittelbar vor In the embodiment of the internal combustion engine shown in Fig. 4, the orifice 15 is arranged directly on a valve seat ring 19, i.e. upstream immediately above the valve seat ring 19 of the inlet valve 5. In this embodiment, the gas barrier is directly or immediately before

dem Brennraum 3 ausgebildet, wobei auch bei dieser formed the combustion chamber 3, which also in this

Ausführungsform die Gasbarriere stromaufwärts in den Saugtrakt 4 Embodiment the gas barrier upstream in the intake tract 4

zurück reichen kann. can reach back.

Die Inertgasleitung 21 ist mit einem Inertgasspeicher verbunden, und kann über ein Steuerventil 18 geöffnet und geschlossen werden. Vorzugsweise weist das über den Inertgasspeicher bereitgestellte Inertgas bereits einen höheren Druck auf, als das Brennstoffgemisch im Abschnitt des Saugtraktes 4, in den das Inertgas über die Mündung 15 eingeleitet wird, der Druck des aus dem Inertgasspeicher kommenden Inertgases kann jedoch auch erst in der Inertgasleitung 21 über einen weiteren Verdichter erhöht The inert gas line 21 is connected to an inert gas reservoir and can be opened and closed via a control valve 18 . Preferably, the inert gas provided via the inert gas reservoir already has a higher pressure than the fuel mixture in the section of the intake tract 4 into which the inert gas is introduced via the orifice 15, but the pressure of the inert gas coming from the inert gas reservoir can also only increase in the inert gas line 21 increased by another compressor

werden. will.

Weiters ist bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des Verbrennungsmotors der Verdichter 12 erst nach der Gasmischeinheit 8 angeordnet, sodass nicht nur die Luft, sondern bereits das Brennstoffgemisch aus Luft und Wasserstoff verdichtet wird. Der Verdichter 12 kann bei einer derartigen Ausführungsform, bei der die Inertgasleitung 21 mit dem Inertgasspeicher verbunden ist, auch vor der Gasmischeinheit 8 Furthermore, in the embodiment of the internal combustion engine shown in FIG. 4, the compressor 12 is only arranged after the gas mixing unit 8, so that not only the air but also the fuel mixture of air and hydrogen is compressed. In such an embodiment, in which the inert gas line 21 is connected to the inert gas reservoir, the compressor 12 can also be installed upstream of the gas mixing unit 8

in der Luftzufuhr 9 angeordnet sein. be arranged in the air supply 9.

Die Merkmale der oben beschriebenen bzw. in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die Mündung 15 auch bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors, bei der als Inertgas verdichtete Luft, die aus dem Saugtrakt 4 entnommen wird, verwendet wird, direkt am The features of the embodiments described above and shown in FIGS. 3 and 4 can be combined with one another as desired within the scope of the invention. For example, in one embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which compressed air, which is taken from the intake tract 4, is used as the inert gas, the mouth 15 can also be used directly on the

(bzw. im) Ventilsitzring 19 angeordnet sein. (or in) the valve seat ring 19 can be arranged.

Weiters kann auch bei Ausführungsformen, bei denen dem Saugtrakt 4 entnommene, verdichtete Luft als Inertgas dient, ein zusätzlicher Verdichter, der den Druck des Inertgases in der mit der Ableitung 16 verbundenen Inertgasleitung 21 erhöht, Furthermore, in embodiments in which compressed air taken from the intake tract 4 serves as the inert gas, an additional compressor, which increases the pressure of the inert gas in the inert gas line 21 connected to the discharge line 16,

verwendet werden. be used.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen Diagramme, in denen der kurvenförmige Verlauf des Öffnens E des Einlassventils 5, des Öffnens A des Auslassventils 7, und des Öffnens Z der Inertgasleitung 21 über die vier Takte I., II., III., IV. des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Otto-Kreisprozesses schematisch dargestellt sind. Auf der Abszissenachse der Diagramme ist die 5 to 7 show diagrams in which the curve-shaped course of the opening E of the inlet valve 5, the opening A of the outlet valve 7, and the opening Z of the inert gas line 21 over the four strokes I., II., III., IV. of the Otto cycle on which the method according to the invention is based are shown schematically. On the abscissa axis of the diagrams is the

Zeit bzw. sind die Takte des Otto-Kreisprozesses dargestellt. Time or the cycles of the Otto cycle are shown.

Bei Durchführungsformen des Verfahrens in einem Verbrennungsmotor mit mehr als einer Zylindereinheit 1 wird selbstverständlich in Jeder der Zylindereinheiten 1 das aus dem Saugtrakt 4 zugeführte Brennstoffgemisch in einem OttoKreisprozess verbrannt. Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Diagramme gelten in diesem Fall für Jede einzelne der Zylindereinheiten 1. Die Otto-Kreisprozesse der Zylindereinheiten verlaufen bei dieser Durchführungsform des In the case of implementation forms of the method in an internal combustion engine with more than one cylinder unit 1, the fuel mixture supplied from the intake tract 4 is of course burned in an Otto cycle process in each of the cylinder units 1. The diagrams shown in FIGS. 5 to 7 apply in this case to each individual cylinder unit 1. The Otto cycle processes of the cylinder units run in this embodiment of the

Verfahrens wie an sich bekannt zeitlich versetzt. Procedure as known in the past.

Der Verlauf des Öffnens Z der Inertgasleitung 21 ist in jedem der Diagramme der Fig. 5 bis 7 anders, da Jedes Diagramm eine unterschiedliche Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschreibt. Der Verlauf des Öffnens E des Einlassventils 5 und der Verlauf des Öffnens A des Auslassventils 7 sind bei allen Durchführungsformen und in allen The course of the opening Z of the inert gas line 21 is different in each of the diagrams of FIGS. 5 to 7, since each diagram describes a different embodiment of the method according to the invention. The course of opening E of the intake valve 5 and the course of opening A of the exhaust valve 7 are the same in all embodiments and in all

Diagrammen gleich. diagrams same.

Der in den Diagrammen der Fig. 5 bis 7 dargestellte Verlauf des Öffnens Z der Inertgasleitung 21 zeigt in vereinfachter Form, wann während des Otto-Kreisprozesses die Inertgasleitung 21 geöffnet ist, d.h. wann von der Inertgasleitung 21 Inertgas über die Mündung 15 in den Saugtrakt 4 (wozu auch ein Bereich des Einlassventils 5 zählt) eingeleitet wird, und wann die Inertgasleitung 21 geschlossen ist, d.h. kein Inertgas über die The course of the opening Z of the inert gas line 21 shown in the diagrams in FIGS. 5 to 7 shows in a simplified form when the inert gas line 21 is open during the Otto cycle, i.e. when inert gas from the inert gas line 21 via the opening 15 into the intake tract 4 (which includes a portion of the inlet valve 5) is introduced and when the inert gas line 21 is closed, i.e. no inert gas via the

Mündung 15 in den Saugtrakt 4 eingeleitet wird. Das Öffnen Z der Mouth 15 is introduced into the suction tract 4. Opening Z of

Inertgasleitung 21 kann insbesondere als Öffnen des weiteren Steuerventils 18 angesehen werden, wenn ein derartiges weiteres Inert gas line 21 can be viewed in particular as opening the further control valve 18 if such a further

Steuerventil 18 vorhanden ist. Control valve 18 is present.

Der Kurvenverlauf in den Diagrammen beginnt jeweils mit dem zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT des Kolbens 10 verlaufenden Arbeitstakt I. des Otto-The course of the curve in the diagrams starts with the working stroke I of the Otto engine, which runs between a top dead center OT and a bottom dead center UT of the piston 10

Kreisprozesses. cycle process.

In einem auf den Arbeitstakt I. folgenden Ausstoßtakt II. wird das bei der Verbrennung des Brennstoffgemisches entstehende Abgas zusammen mit Verbrennungsrückständen in den Auslasskanal 6 ausgestoßen. Dafür wird das Auslassventil 7 bereits im Arbeitstakt I. geöffnet und im Wesentlichen mit dem Ende des In an exhaust stroke II. following the working stroke I., the exhaust gas produced during the combustion of the fuel mixture is expelled into the exhaust port 6 together with combustion residues. For this purpose, the exhaust valve 7 is already opened in power stroke I. and essentially at the end of

Ausstoßtaktes II. geschlossen. Ejection cycle II. closed.

In einem auf den Ausstoßtakt II. folgenden Ansaugtakt III. wird das Brennstoffgemisch aus Luft und Wasserstoff aus dem Saugtrakt 4 in den Brennraum 3 gesaugt. Zum Ansaugen des In an intake stroke III following the exhaust stroke II. the fuel mixture of air and hydrogen is sucked out of the intake tract 4 into the combustion chamber 3 . To suck in the

Brennstoffgemisches wird das Einlassventil 5 geöffnet. Fuel mixture, the inlet valve 5 is opened.

Anschließend an den Ansaugtakt III. folgt ein Verdichtungstakt IV., in dem das Brennstoffgemisch im Brennraum 3 verdichtet Subsequent to intake stroke III. A compression stroke IV. follows, in which the fuel mixture in the combustion chamber 3 is compressed

wird. will.

Das Einlassventil 5 wird in der Regel bereits kurz vor Beginn des Ansaugtaktes III. geöffnet, sodass über einen kurzen Zeitraum hinweg sowohl das Auslassventil 7 als auch das Einlassventil 5 gleichzeitig geöffnet sind. Dieser Zeitabschnitt wird als Ventilüberschneidung bezeichnet. Da der Inhalt des Brennraumes noch nicht vollständig ausgestoßen wurde, können sich während der Ventilüberschneidung noch heiße The intake valve 5 is usually just before the beginning of the intake stroke III. opened so that both the outlet valve 7 and the inlet valve 5 are open simultaneously over a short period of time. This period of time is referred to as valve overlap. Since the contents of the combustion chamber have not yet been completely ejected, they can still get hot during the valve overlap

Verbrennungsrückstände im Brennraum 3 befinden. Combustion residues are in the combustion chamber 3.

Gemäß einer ersten in Fig. 5 dargestellten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Inertgasleitung 21 nach dem Ende eines ersten Zeitraums V, in dem sowohl das Auslassventil 7 als auch das Einlassventil 5 geöffnet sind, geschlossen. Der erste Zeitraum V erstreckt sich im Wesentlichen über die Dauer der Ventilüberschneidung, er kann jedoch auch schon kurz bevor das Auslassventil 7 komplett geschlossen ist, enden, sodass die Inertgasleitung 21 schon kurz bevor das Auslassventil 7 komplett geschlossen ist, geschlossen wird. Nachdem das Einlassventil 5 vollständig geschlossen ist, wird According to a first embodiment of the method according to the invention shown in FIG. 5, the inert gas line 21 is closed after the end of a first time period V in which both the outlet valve 7 and the inlet valve 5 are open. The first time period V extends essentially over the duration of the valve overlap, but it can also end shortly before the outlet valve 7 is completely closed, so that the inert gas line 21 is closed shortly before the outlet valve 7 is completely closed. After the intake valve 5 is fully closed, is

die Inertgasleitung 21 wieder geöffnet. the inert gas line 21 opened again.

Gemäß der in Fig. 6 dargestellten, weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Inertgasleitung 21 ebenfalls mit dem Ende des ersten Zeitraums V geschlossen. In diesem Fall wird die Inertgasleitung 21 Jedoch schon vor dem vollständigen Schließen des Einlassventils 5, im Wesentlichen According to the further embodiment of the method according to the invention shown in FIG. 6, the inert gas line 21 is also closed at the end of the first period V. In this case, however, the inert gas line 21 is already essentially closed before the inlet valve 5 is completely closed

kurz nach dem Ende des Ansaugtaktes III. wieder geöffnet. shortly after the end of intake stroke III. opened again.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Inertgasleitung 21 durchgehend, d.h. während des gesamten Otto-Kreisprozesses, geöffnet, sodass durchgehend ein bestimmter Volumenstrom des In the embodiment of the method according to the invention shown in Fig. 7, the inert gas line 21 is open continuously, i.e. throughout the Otto cycle, so that a certain volume flow of the

Inertgases durch die Mündung 15 eingeleitet wird. Inert gas is introduced through the mouth 15.

In den dargestellten Durchführungsformen weist die den Verlauf des Öffnens E des Einlassventils 5 darstellende Kurve eine Sinusform auf, während das Einlassventil 5 geöffnet ist, und verläuft flach entlang der Abszissenachse, während das Einlassventil 5 geschlossen ist. Dasselbe gilt für die den Verlauf des zeitversetzten Öffnens A des Auslassventils 7 darstellende Kurve. In den Zeiträumen, in denen die Ventile 5, 7 geöffnet sind, können die Kurven, welche die Verläufe des In the illustrated embodiments, the curve representing the course of the opening E of the intake valve 5 has a sinusoidal shape while the intake valve 5 is open and is flat along the axis of abscissa while the intake valve 5 is closed. The same applies to the curve showing the course of the time-delayed opening A of the outlet valve 7 . In the periods in which the valves 5, 7 are open, the curves showing the courses of the

Öffnens E des Einlassventils 5 und des Öffnens A Auslassventils Opening E of the intake valve 5 and opening A of the exhaust valve

7 darstellen, auch nur eine einer Sinuskurve ähnliche Form oder 7 represent, even just a shape similar to a sine wave or

eine von einer Sinuskurve verschiedene Form aufweisen. have a shape other than a sine wave.

Die Kurve des Öffnens Z der Inertgasleitung 21 verläuft, während die Inertgasleitung 21 geöffnet ist, d.h. während Inertgas über die Inertgasleitung 21 an der Mündung 15 bereitgestellt und von dieser zum Ausbilden einer Gasbarriere zwischen der Gasmischeinheit 8 und dem Brennraum 3 eingeblasen wird, auf einem erhöhten, von der Abszissenachse beabstandeten Niveau, und während die Inertgasleitung 21 geschlossen ist, entlang der The curve of the opening Z of the inert gas line 21 runs while the inert gas line 21 is open, i.e. while inert gas is provided via the inert gas line 21 at the mouth 15 and is blown in by it to form a gas barrier between the gas mixing unit 8 and the combustion chamber 3, on an increased level , From the abscissa spaced level, and while the inert gas line 21 is closed, along the

Abszissenachse. abscissa axis.

Bezugszeichenliste Reference List

1 Zylindereinheit I. Arbeitstakt 1 cylinder unit I. Working stroke

2 Zylinder II. Ausstoßtakt 2 cylinder II. Exhaust stroke

3 Brennraum III. Ansaugtakt 3 combustion chamber III. intake stroke

4 Saugtrakt IV. Verdichtungstakt 5 Einlassventil UT Unterer Totpunkt 6 Auslasskanal OT Oberer Totpunkt 7 Auslassventil 4 Intake tract IV. Compression stroke 5 Inlet valve UT bottom dead center 6 Outlet port OT top dead center 7 Outlet valve

8 Gasmischeinheit 8 gas mixing unit

9 Luftzufuhrleitung 9 Air supply line

10 Kolben 10 pistons

11 Brenngasleitung 11 fuel gas line

12 Verdichter 12 compressors

13 Gemischkühler 13 mixture cooler

14 Drosselklappe 14 throttle valve

15 Mündung 15 estuary

16 Ableitung 16 derivation

17 Steuerventil 17 control valve

18 weiteres Steuerventil 18 additional control valve

19 Ventilsitzring 19 valve seat ring

20 —— 20 ——

21 Inertgasleitung 21 inert gas line

A Verlauf des Öffnens des A course of opening the

Auslassventils 7 exhaust valve 7

E Verlauf des Öffnens des Einlassventils 5 E Course of the opening of the intake valve 5

Z Verlauf des Öffnens der Inertgasleitung 21 Z Course of the opening of the inert gas line 21

V Ventilüberschneidung V valve overlap

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Claims

Patent Claims:

Internal combustion engine for burning a fuel mixture containing hydrogen and air in an Otto cycle, the internal combustion engine having at least one cylinder unit (1) and an intake tract (4) connected thereto, the cylinder unit (1) having a combustion chamber (3), at least one inlet valve (5) and at least one outlet valve (7), and wherein the intake tract (4) has at least one gas mixing unit (8) for generating the fuel mixture, characterized in that in the intake tract (4) in front of the combustion chamber (3) of the cylinder unit (1) an orifice (15) arranged in an inert gas line (21).

is.

Internal combustion engine according to Claim 1, characterized in that the orifice (15) in the area of the inlet valve (5)

is arranged.

Internal combustion engine according to Claim 1 or 2, characterized in that the orifice (15) is located immediately upstream of a valve seat ring (19) of the

Inlet valve (5) is arranged.

Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mouth (15) has at least one continuous or interrupted annular gap or at least one, preferably more than one, access bore in the

Has suction channel (4).

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has two or more than two with the intake tract (4) connected cylinder units (1) that in the intake tract (4) in front of the combustion chamber (3) of each

Cylinder units (1) each have a mouth (15) each

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an inert gas line (21) is arranged, and that two or more of the inert gas lines (21), in particular all inert gas lines (21), with a common

Supply line for inert gas are connected.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized

characterized in that air can be introduced as the inert gas.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the intake tract (4) between the gas mixing unit (8) and the combustion chamber (3).

Mixture cooler (13) and a throttle valve (14).

Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a compressor (12), preferably a turbo compressor, is arranged in an air supply line (9) upstream of the gas mixing unit (8), that a section of the intake tract (4) between the compressor ( 12) and the gas mixing unit (8), preferably via a control valve (17), with a discharge line (16) for branching off a subset of the compressed air, and that the

Inert gas line (21) is connected to the discharge line (16).

Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it has an effective mean pressure (Pme) of at least 12 bar, preferably at least 15 bar.

having.

A method for burning a fuel mixture containing hydrogen and air in an Otto cycle in an internal combustion engine which has at least one cylinder unit (1) and an intake tract (4) connected thereto, the cylinder unit (1) having a combustion chamber (3), at least one intake valve (5) and at least one outlet valve (7), and wherein the intake tract (4)

at least one gas mixing unit (8) for generating the

12.

13.

14

26

Having fuel mixture, characterized in that in the intake tract (4) in front of the combustion chamber (3) at least

temporarily inert gas is introduced, so that in a section of the intake tract (4) adjoining the combustion chamber (3)

a gas barrier of non-flammable gas is formed.

Method according to Claim 10, characterized in that the air required for the fuel mixture is compressed upstream of the gas mixing unit (8) with a compressor (12), preferably with a turbo compressor, that a subset of the compressed air between the compressor (12) and the Gas mixing unit (8) is derived, and that the derived portion of the air as an inert gas in the

Suction tract (4) is initiated.

Method according to Claim 10 or 11, characterized in that during a first period (V) of the Otto cycle both the outlet valve (7) and the inlet valve (5) are at least partially open, and that the inert gas is substantially during the entire period (V ) is initiated such that the gas barrier is formed substantially throughout the period (V).

will.

Method according to Claim 12, characterized in that the inert gas in the Otto cycle process over a second period of time, which begins after the closing of the inlet valve (5) and ends after the end of the first period (V),

is initiated.

The method according to claim 12, characterized in that the inert gas in the Otto cycle over a third period of time during the closing of the intake valve

(5), especially at the end of an intake stroke (III.) of

271735

16

17

18

19

20

27

Otto cycle process, begins and after the end of the first

Period (V) ends, is initiated.

The method according to claim 10 or 11, characterized in that the inert gas throughout the Otto cycle

is initiated.

Method according to one of Claims 10 to 15, characterized in that when or after the end of the Otto cycle process at least one section of the intake tract (4)

flushed with inert gas.

Method according to one of claims 10 to 16, characterized

characterized in that air is introduced as the inert gas.

The method according to any one of claims 10 to 17, characterized in that the gas barrier consists of a mixture of fuel mixture and non-flammable or difficult to ignite

inert gas exists.

The method according to any one of claims 10 to 17, characterized in that the gas barrier consists of essentially

unmixed inert gas.

Method according to one of claims 10 to 19, characterized in that the internal combustion engine with an effective mean pressure (Pme) of at least 12 bar,

preferably of at least 15 bar.